STORIA DEL PENSIERO SCIENTIFICO II 50550

1. STORIA DELPENSIERO SCIENTIFICO II(50550) docente Flavia Marcacci a.a. 2009-2010 Lezione 8

2. Indice PARTE PRIMA: Luce ed elettricit� PARTE SECONDA: La separazione tra fisica e fisiologia

3. PARTE PRIMA Il trionfo della meccanica e i problemi aperti

4. Bibliografia minima E. Bellone, Caos e armonia, UTET 2004. V. Bacciarelli - P. A. Giustini, Dall�epiciclo ai quark, Trevisini, Milano 1984.

5. Il trionfo newtoniano-baconiano Lo scienziato newtoniano � colui che scopre le leggi della natura a partire dall�analisi dei fenomeni, generalizza la portata di quelle leggi per mezzo dell�induzione e, infine, tratta matematicamente i singoli problemi. Bellone 2004, 90

6. Luce ed elettricit� Migliorando le tecniche del vuoto, Hauksbee (1666-1713) studia il comportamento della luce nel vuoto: se viene strofinato un contenitore a vetro in cui c�� vuoto, dentro si produce una scarica luminosa (luce+elettricit�). Perch�? Gray (1666-1736) scopre che alcuni corpi sono conduttori e altri isolanti. Dufay (1698-1739) insiste sulla natura universale dell�elettricit� (ogni corpo pu� essere elettrizzato in certe condizioni), anche se esistono due tipi di elettricit� (vetrosa, quando si respingono; resinosa, quando si attraggono). Allo stato neutro, allora, tutte le sostanze conterrebbero entrambe elettricit�: lo strofinio servirebbe solo ad eliminarne un tipo.

7. Macchine elettrostatiche La macchina elettrostatica costruita da J. Ramsden nel I766 rappresenta un tipo assai perfezionato di macchina a strofinio.Un disco di vetro, mosso a manovella, ruota tra due coppie di cuscini di cuoio, in contatto con il suolo, e tra due doppi pettini metallici con le punte rivolte verso il disco. I pettini sono collegati a due grossi conduttori cilindrici orizzontali sostenuti ciascuno da due colonne di vetro. Durante la rotazione il disco si elettrizza positivamente per strofinio, i pettini si elettrizzano negativamente per induzione, mentre alle estremit� dei conduttori metallici lontane dai pettini si accumula elettricit� positiva. Per il potere delle punte l'elettricit� negativa presente sui pettini neutralizza quella positiva presente sul disco. I1 risultato netto � che, continuando la rotazione, una quantit� sempre maggiore di carica positiva si viene accumulando sui conduttori metallici, nelle zone opposte ai pettini. L'elettrometro di W. Henley, costituito da un pendolino di sambuco, mobile su un piccolo quadrante graduato di avorio, serve ad indicare qualitativamente il potenziale dei conduttori. Mettendo a contatto i due conduttori con un eccitatore ed unendo elettricamente i conduttori con i cuscinetti si ha passaggio di corrente elettrica. Da http://www.esteticainfisica.it/elettro/htm/e12.htm

8. La bottiglia di Leida Cercando di elettrizzare l�acqua entro bottiglie di vetro molti sperimentatori presero�la scossa, mentre cercavano di staccare dalla bottiglia il filo che la collegava alla macchina elettrica. Intorno al 1745 l�acqua della bottiglia fu sostituita da un rivestimento di lamina metallica: nasceva il primo condensatore. Poco dopo Canton si accorse che un corpo conduttore, posto vicino ma non in contatto con un corpo carico, manifestava un tipo di elettricit� opposta: era stato osservato il fenomeno dell�induzione.

9. Condensatori e conduttori Il condensatore � un componente elettrico che immagazzina energia, ovvero immagazzina una carica elettrostatica. Un conduttore elettrico � un elemento fisico in grado di far scorrere al suo interno la corrente elettrica con facilit�. I metalli, solitamente, sono buoni conduttori (come oro, rame, alluminio, argento e ferro), ma possono condurre facilmente l�elettricit� anche l�acqua, la terra e il corpo umano.

10. Ancora altri buoni risultati Benjamin Franklin si convinse che la carica elettrica si conserva. In condizioni normali un corpo possiede elettricit� positiva ed elettricit� negativa: quando si elettrizza avviene che le due forme si separano. Teoria delle atmosfere cariche: secondo Franklin su un corpo elettrizzato positivamente si concentra un fluido che forma una specie di atmosfera; su un corpo elettrizzato negativamente ci� non avviene. Tale teoria fu respinta dagli studiosi. Symmer corregge la teoria parlando di due fluidi. Beccaria in Italia insegna che la distinzione tra corpi conduttori e corpi isolanti non � assoluta e che nella bottiglia di Leida il vetro poteva essere sostituito da qualsiasi altro isolante. Il tedesco Aepino approfondisce il fenomeno dell�induzione: un corpo immerso nell�atmosfera elettrica di un altro corpo si elettrizza di segno opposto dalla stessa parte e dello stesso segno dalla parte opposta.

11. L�elettroforo perpetuo A. Volta (1745-1827), studiando a fondo l�induzione, inventa l�elettroforo perpetuo, che � la prima macchina che separa le cariche elettriche sfruttando l�induzione: le cariche elettriche libere di un conduttore immerse in un campo si riorganizzano. Su un piatto metallico � messa della resina, che viene caricata negativamente per strofinio. Vi si avvicina uno scudo metallico collegato ad un manico. Per induzione lo scudo si carica di segno positivo sulla faccia guardante la resina e di segno negativo sulla faccia superiore. Toccando con un dito la faccia superiore, le cariche negative si scaricano a terra e scocca una scintilla. Lo scudo rimane cos� carico positivamente. L�operazione si pu� ripetere senza ricaricare la resina. Per questo Volta lo defin� perpetuo. L�elettroforo sar� perfezionato da Wimshurt (macchina di Wimshurst).

13. In sintesi (II met� del �700) Esistono corpi conduttori e corpi isolanti (Gray); la loro separazione non � netta, il passaggio dagli uni agli altri � graduale (Beccaria); Esistono due tipi di elettricit�, vetrosa e resinosa (Dufay); L�elettricit� si conserva (Franklin); in un corpo neutro l�elettricit� positiva uguaglia la negativa (Symmer); Nei conduttori l�elettricit� si sposta liberamente, negli isolanti no (Gray); I corpi possono elettrizzarsi per strofinio, per contatto e per induzione (Canton); Cariche elettriche dello stesso segno si respingono, di segno opposto di attraggono.

14. La matematizzazione dell�elettricit� Cavendish prima e Coulomb poi iniziano a matematizzare il comportamento delle cariche elettriche. Legge di Coulomb:

15. Le rane di Galvani (1737-1798 ) �Disseccai una rana, la preparai e la collocai sopra una tavola sulla quale c'era una macchina elettrica, dal cui conduttore era completamente separata e collocata a non breve distanza; mentre uno dei miei assistenti toccava per caso leggermente con la punta di uno scalpello gli interni nervi crurali di questa rana, a un tratto furono visti contrarsi tutti i muscoli degli arti come se fossero stati presi dalle pi� veementi convulsioni tossiche. A un altro dei miei assistenti che mi era pi� vicino, mentre stavo tentando altre nuove esperienze elettriche, parve d� avvertire che il fenomeno succedesse proprio quando si faceva scoccare una scintilla dal conduttore della macchina. Ammirato dalle novit� della cosa, subito avvert� me che ero completamente assorto e meco stesso d'altre cose ragionavo. Mi accese subito un incredibile desiderio di ripetere l'esperienza e di portare in luce ci� che di occulto c'era ancora nel fenomeno.�� (Luigi Galvani, 1791)

16. La risposta di Volta Volta nega che l�origine dell�elettricit� sia dovuta ai muscoli delle zampe delle rane, e cerca di rilevare l�elettricit� senza usare le zampe delle rane. Le zampe della rane si contraggono perch� i nervi sono eccitati da due metalli diversi collegati agli arti. Dunque, tutto dipende dai metalli, come quando tocchiamo un pezzetto di stagno con la lingua e poi un pezzetto d�argento, ricevendo una sensazione acidula. Volta aveva scoperto ci� che chiamiamo differenza di potenziale (sbilanciamento, dovuto alla differenza tra i metalli usati). La polemica non si risolse cos�, e Galvani rispose a sua volta. Solo nel 1844 Matteucci dimostr� che accanto all�elettricit� per contatto esiste anche l�elettricit� animale.

17. La pila:la fisica si separa dalla fisiologia 1796: per confutare Galvani, Volta studia a fonda i conduttori e riesce a rilevare l�elettricit� senza la mediazione animale. Volta mise in colonna coppie metalliche uguali, con dischi di panno umidi interposti: ottenne cos� uno squilibrio capace di generare effetti elettrici. L�ipotetico fluido che passava tra le due colonne fu detto �galvanico�, in assonanza con il fluido che doveva passare tra le zampe della rana per averne la contrazione.

18. un elemento della pila strato di rame contatto negativo contatto positivo feltro o cartone imbevuto in soluzione acquosa strato di zinco

19. Verso l�800 Gli studi di Oersted sull�influenza che l�elettricit� ha su di un ago magnetico: verso l�elettromagnetismo. Ampere elabora una matematica per le esperienze di Oersted. Ohm mette in formule il passaggio del �fluido elettrico� nei fenomeni studiati da Volta.